孫詩(shī)淇 遼寧師范大學(xué)計(jì)算機(jī)信息與技術(shù)學(xué)院

● 引言

在人工智能時(shí)代，教育工作者應(yīng)抓住人工智能賦能教育的機(jī)遇，做好應(yīng)對(duì)人工智能技術(shù)的挑戰(zhàn)，推動(dòng)教學(xué)模式的變革，探尋應(yīng)對(duì)教育變革的新形式，積極推進(jìn)人工智能與教育的深度融合，尋找出加速教育與人工智能深度融合的有效新途徑，只有這樣才能更好地讓人工之智能服務(wù)于教育教學(xué)，立技術(shù)之上不離教育之本，不斷向信息化教育教學(xué)發(fā)展，使教育在人工智能技術(shù)的加持下發(fā)展全新的智能新教育。

● 概念界定

1.教育人工智能(EAI)

教育人工智能(Educational Artificial Intelligence，簡(jiǎn)稱 EAI)，即服務(wù)于教育的人工智能的設(shè)備、相關(guān)技術(shù)和策略，是指在教育過(guò)程需要人工智能設(shè)備、技術(shù)、策略和組織方法來(lái)支持學(xué)習(xí)過(guò)程、組織教學(xué)活動(dòng)、實(shí)施教學(xué)評(píng)估以及實(shí)施與教育相關(guān)的其他活動(dòng)。祝智庭教授認(rèn)為教育人工智能是以人與機(jī)器的交互與協(xié)作為研究目標(biāo)，在智能技術(shù)為加持下，了解和揭示教育活動(dòng)的規(guī)律。

2.人工智能教育(AIE)

人工智能教育(Artificial Intelligence Education，簡(jiǎn)稱AIE)，其含義接近EAI，都是以人工智能的相關(guān)技術(shù)設(shè)備等為研究對(duì)象，服務(wù)教育活動(dòng)并提升教學(xué)質(zhì)量。吳永和教授認(rèn)為人工智能教育是在教育領(lǐng)域中運(yùn)用人工智能來(lái)提高教學(xué)質(zhì)量，最終能夠提供大規(guī)模的個(gè)性化教育和精準(zhǔn)教學(xué)。AIE可以表示人工智能內(nèi)容的教育，AIE其研究重點(diǎn)發(fā)生變化，更側(cè)重于素質(zhì)教育。彭紹東教授將AIE定義為利用人工智能賦能的教育和以人工智能為學(xué)習(xí)內(nèi)容的教育。

3.教育中的人工智能(AIEd)

教育中的人工智能(Artificial Intelligence in Education，簡(jiǎn)稱AIEd或AIED)，是教育與人工智能專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)國(guó)際通用術(shù)語(yǔ)。AIEd指的是在教育環(huán)境中使用人工智能技術(shù)模擬人類智能進(jìn)行推理、判斷或預(yù)測(cè)，在人工智能技術(shù)的幫助下，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以為學(xué)生提供個(gè)性化的指導(dǎo)、支持或反饋，并幫助教師或決策者做出決策。

4.分類

本研究將三種教育領(lǐng)域中的人工智能按概念和應(yīng)用對(duì)象劃分成兩類，如下頁(yè)圖所示。

● 國(guó)內(nèi)外教育領(lǐng)域中人工智能的發(fā)展?fàn)顩r

美國(guó)于2009年率先提出了智慧地球的概念，在各個(gè)領(lǐng)域匯聚了智慧地球的概念，并領(lǐng)導(dǎo)了一系列智慧工業(yè)解決方案，其中最重要的是智慧教育。2019年9月，美國(guó)頒布了《未來(lái)20年美國(guó)人工智能研究路線圖》，此文件設(shè)置了適合不同群體的人工智能課程，制訂了人工智能相關(guān)課程標(biāo)準(zhǔn)。

韓國(guó)于2011年發(fā)布了推進(jìn)智慧教育戰(zhàn)略，其目的是改革智慧教育模式，以此提高學(xué)習(xí)效率，以培養(yǎng)創(chuàng)新型人才為目標(biāo)，改善人才培養(yǎng)的方式。2018年，韓國(guó)將編程課程納入必修綜合課程和中學(xué)課程，并將小學(xué)編程學(xué)習(xí)設(shè)定為每學(xué)年17學(xué)時(shí)；高中在普通學(xué)習(xí)課程中包括編程課程。如果學(xué)生在編程學(xué)習(xí)方面非常優(yōu)秀，他們可以代表專業(yè)學(xué)生直接上大學(xué)。

新加坡于2006年發(fā)布iN2015計(jì)劃，于2015年發(fā)布iN2025計(jì)劃，目的是以信息智能產(chǎn)業(yè)為支撐，建立智慧國(guó)家和全球化城市，提供更好的公共服務(wù)，并提升國(guó)家的經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力和創(chuàng)新能力。

我國(guó)高度重視教育領(lǐng)域中人工智能的應(yīng)用。2017年國(guó)務(wù)院發(fā)布《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，強(qiáng)調(diào)開(kāi)展全民智能教育，在中小學(xué)普及人工智能課程，鼓勵(lì)人工智能科普創(chuàng)作和科學(xué)家參與人工智能科普。2018年4月，教育部發(fā)布的《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》指出，要促進(jìn)教育信息化由綜合應(yīng)用走向高水平的發(fā)展，把信息技術(shù)與智能技術(shù)融入到教學(xué)、管理、績(jī)效等各個(gè)環(huán)節(jié)。2019年教育部發(fā)布《加強(qiáng)“三個(gè)課堂”應(yīng)用的指導(dǎo)意見(jiàn)》，指出要通過(guò)建設(shè)和完善信息系統(tǒng)、利用信息技術(shù)拓展優(yōu)質(zhì)教育資源，促進(jìn)教育現(xiàn)代化。同年五月，在北京舉辦的國(guó)際人工智能與教育大會(huì)中，審議并通過(guò)的成果文件《北京共識(shí)》中提出，通過(guò)教育與人工智能的深度融合，審視了未來(lái)人工智能對(duì)教育教學(xué)方式的潛在影響，并倡議推動(dòng)探索利用人工智能促進(jìn)教育的創(chuàng)新的有效戰(zhàn)略和實(shí)踐模式。2020年國(guó)務(wù)院發(fā)布《深化新時(shí)代教育評(píng)價(jià)改革總體方案》，指出要使用人工智能和大數(shù)據(jù)等現(xiàn)代信息技術(shù)的創(chuàng)新評(píng)估工具，探索并完成從各個(gè)層次的學(xué)生學(xué)習(xí)縱向評(píng)價(jià)到德智體美勞的整體橫向評(píng)價(jià)。隨著國(guó)內(nèi)外各國(guó)家對(duì)教育領(lǐng)域人工智能的重視、開(kāi)發(fā)和發(fā)展，科技賦能教育已經(jīng)到達(dá)了一個(gè)新的高度。

● 人工智能時(shí)代教育面臨的挑戰(zhàn)

1.教師面臨的挑戰(zhàn)

（1）專業(yè)素養(yǎng)有了更高標(biāo)準(zhǔn)。隨著教學(xué)技術(shù)的不斷升級(jí)，教師必須適應(yīng)時(shí)代的趨勢(shì)，不斷學(xué)習(xí)，熟練運(yùn)用先進(jìn)的人工智能技術(shù)并將其應(yīng)用于教學(xué)當(dāng)中，這對(duì)教師的專業(yè)技能水平帶來(lái)巨大的挑戰(zhàn)。

（2）職業(yè)認(rèn)同度會(huì)日益降低。教師的認(rèn)同度來(lái)自學(xué)生的成長(zhǎng)或者教學(xué)中實(shí)現(xiàn)自我成就的滿足，但人工智能技術(shù)的發(fā)展引發(fā)了現(xiàn)代勞動(dòng)市場(chǎng)結(jié)構(gòu)的改變，預(yù)計(jì)到2030年，30%的工作將會(huì)被人工智能替代。這也就意味著在未來(lái)，教學(xué)過(guò)程中許多的工作將會(huì)被人工智能替代，從而間接影響了教師與學(xué)生的接觸，長(zhǎng)此以往教師將降低對(duì)職業(yè)的認(rèn)同度。

（3）教書育人將逐漸弱化。教師在長(zhǎng)時(shí)間使用某一種技術(shù)時(shí)，會(huì)對(duì)技術(shù)產(chǎn)生依賴性，長(zhǎng)此以往，將被技術(shù)挾持，丟失“以學(xué)生為本”的教育本質(zhì)，育人功能將會(huì)弱化。

2.學(xué)生面臨的挑戰(zhàn)

（1）限制獨(dú)立思考能力。一旦人工智能應(yīng)用到教學(xué)中，最先普及的將是虛擬教學(xué)。具有沉浸式、互動(dòng)式的虛擬教學(xué)環(huán)境，可以讓學(xué)生在設(shè)備產(chǎn)生的虛擬世界中感受現(xiàn)實(shí)生活中感受不到或者不能接觸的環(huán)境，大大拓寬了學(xué)生的知識(shí)視野，豐富了學(xué)生的認(rèn)知。但虛擬并非真實(shí)，長(zhǎng)久沉浸于此，學(xué)生可能無(wú)法分清虛擬和現(xiàn)實(shí)世界，從而大大阻礙了獨(dú)立思考、探尋事物真理的能力。

（2）忽視自主選擇權(quán)。伴隨著人工智能技術(shù)的迅速發(fā)展，大數(shù)據(jù)的分析對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)活動(dòng)的判斷將愈發(fā)準(zhǔn)確，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的干預(yù)可以產(chǎn)生一定程度的“因材施教”，但這種“因材施教”犧牲了學(xué)生的自主選擇權(quán)。

（3）抑制人際交往能力。當(dāng)人工智能大范圍應(yīng)用于教育教學(xué)時(shí)，學(xué)生大部分時(shí)間可能都會(huì)通過(guò)機(jī)器、設(shè)備互動(dòng)交流，師生之間面對(duì)面交流的機(jī)會(huì)大大減少，抑制了人際交往能力的發(fā)展。

3.教學(xué)過(guò)程面臨的挑戰(zhàn)

（1）缺少教學(xué)的情感溫度。人工智能時(shí)代的學(xué)生和教師的互動(dòng)、交流都需要通過(guò)電子設(shè)備來(lái)搭建，學(xué)生缺少面對(duì)面溝通的親近感和人文關(guān)愛(ài)，長(zhǎng)久會(huì)產(chǎn)生孤僻感。

（2）忽視教學(xué)的本質(zhì)需求。人工智能可以充分分析學(xué)生的學(xué)習(xí)偏好，反饋學(xué)習(xí)進(jìn)度，但應(yīng)用于教育的人工智能主要發(fā)展的是學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，可教育教學(xué)的目標(biāo)是注重學(xué)生全面發(fā)展的完整人格，而不是單純地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。

（3）依賴智能的教學(xué)評(píng)價(jià)。人工智能可以對(duì)靜態(tài)測(cè)試做出全方位的教學(xué)評(píng)價(jià)，但現(xiàn)有的人工智能無(wú)法對(duì)動(dòng)態(tài)測(cè)試進(jìn)行全方位的分析，很難判斷學(xué)生內(nèi)在非智力因素，也很難反映出教師的教學(xué)方式、教學(xué)特點(diǎn)等行為。

4.教學(xué)應(yīng)用面臨的挑戰(zhàn)

（1）算法偏見(jiàn)影響智能教學(xué)?，F(xiàn)代人工智能的算法廣泛依賴于數(shù)據(jù)，因此其性能完全由數(shù)據(jù)掌控，算法需要適應(yīng)數(shù)據(jù)固有的定性和定量特征，這會(huì)導(dǎo)致算法產(chǎn)生所謂的算法偏見(jiàn)。例如，如果數(shù)據(jù)是不良的，那么對(duì)于少數(shù)學(xué)生來(lái)說(shuō)，與包含了更多普通學(xué)生信息的算法相比，算法可能會(huì)產(chǎn)生不利于少數(shù)學(xué)生的系統(tǒng)性的錯(cuò)誤判斷。

（2）不良技術(shù)應(yīng)用流入教育。鑒別一個(gè)應(yīng)用對(duì)教學(xué)是否有著良好的效果，最主要的方式就是經(jīng)過(guò)課堂實(shí)踐的反饋。但有些公司不經(jīng)過(guò)市場(chǎng)調(diào)研，開(kāi)發(fā)的應(yīng)用華而不實(shí)，對(duì)教學(xué)起不到積極的影響，反而抑制了教學(xué)的進(jìn)行。

（3）教學(xué)倫理沖突日益加重。目前的人工智能算法以結(jié)果為第一要素，對(duì)收集的數(shù)據(jù)沒(méi)有明確的標(biāo)準(zhǔn)、界限，為了提高結(jié)果的準(zhǔn)確性，這些數(shù)據(jù)會(huì)侵犯學(xué)生的隱私，而存儲(chǔ)了學(xué)生隱私的數(shù)據(jù)如果被外泄出去，可能會(huì)給學(xué)生帶來(lái)安全隱患。

● 人工智能時(shí)代教育發(fā)展的路徑

1.從知識(shí)傳授到全面育人轉(zhuǎn)變教學(xué)理念

人工智能時(shí)代教育理念應(yīng)不斷轉(zhuǎn)變，首先要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的單純傳授知識(shí)的教學(xué)模式，不再以知識(shí)接納度作為衡量教學(xué)的唯一結(jié)果，應(yīng)主動(dòng)讓學(xué)生成為課堂的領(lǐng)導(dǎo)者，創(chuàng)造更多情境以激發(fā)、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。教師的教書育人功能中的“育人”在新時(shí)代顯得尤為重要，教學(xué)重心應(yīng)該由知識(shí)傳授轉(zhuǎn)變?yōu)榕囵B(yǎng)出德智體美勞全面發(fā)展的復(fù)合型人才。

2.創(chuàng)建先進(jìn)模式下的智慧教學(xué)環(huán)境

首先，學(xué)校應(yīng)加強(qiáng)對(duì)先進(jìn)模式下教學(xué)環(huán)境的構(gòu)建，積極開(kāi)發(fā)配合人工智能的教學(xué)模式；開(kāi)展符合本校的系統(tǒng)課程，定期對(duì)教師進(jìn)行人工智能的培訓(xùn)和指導(dǎo)等。其次，教師應(yīng)時(shí)刻保持對(duì)新技術(shù)、新功能、新應(yīng)用不斷學(xué)習(xí)的能力，掌握人工智能的特點(diǎn)，了解學(xué)生在新教學(xué)環(huán)境下學(xué)習(xí)方式的變化，進(jìn)而選擇最優(yōu)的人工智能教學(xué)策略。最后，管理人員需要充分認(rèn)識(shí)人工智能給教學(xué)帶來(lái)的好處，積極與社會(huì)各方面的資源建立合作關(guān)系，構(gòu)建新式人工智能教學(xué)資源，優(yōu)化教學(xué)環(huán)境。

3.建設(shè)人機(jī)協(xié)同自適應(yīng)智慧課堂

自適應(yīng)智慧課堂的核心就是數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的學(xué)習(xí)路徑規(guī)劃、學(xué)習(xí)資源推送與學(xué)習(xí)服務(wù)供給，從而促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。依托教育大數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)手段構(gòu)建的自適應(yīng)智慧課堂，根據(jù)學(xué)生的年齡成長(zhǎng)認(rèn)知和行為表現(xiàn)，在課堂上為學(xué)生提供完成教學(xué)目標(biāo)所需的環(huán)境、資源和服務(wù)，并根據(jù)學(xué)情變化進(jìn)行動(dòng)態(tài)優(yōu)化；同時(shí)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中產(chǎn)生的學(xué)情數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集表征，并關(guān)聯(lián)學(xué)生歷史學(xué)情數(shù)據(jù)建模分析，從而動(dòng)態(tài)調(diào)整學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)形式、學(xué)習(xí)路徑和學(xué)習(xí)支持服務(wù)，達(dá)到個(gè)性化教與學(xué)的目的。

4.構(gòu)建個(gè)性化教學(xué)新模式

人工智能技術(shù)支持下的個(gè)性化教學(xué)可以依靠大數(shù)據(jù)精準(zhǔn)判斷學(xué)生的信息情況。教學(xué)輔助系統(tǒng)在課堂中實(shí)時(shí)捕捉、記錄每個(gè)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中的活動(dòng)，并把活動(dòng)的信息轉(zhuǎn)化成數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而對(duì)學(xué)生的行為、認(rèn)知和情感等方面的情況進(jìn)行全方位、多維度的評(píng)判，以此總結(jié)、評(píng)價(jià)每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣、學(xué)習(xí)方式等，并根據(jù)每個(gè)學(xué)生的特點(diǎn)推送具有不同效果、個(gè)性化的學(xué)習(xí)內(nèi)容、課后作業(yè)等，還可以根據(jù)學(xué)生的接受程度和進(jìn)步情況進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，為每個(gè)學(xué)生“量身定做”教學(xué)方式，構(gòu)建個(gè)性化教學(xué)新模式，從而提高教學(xué)效率。

5.重塑智能多元化教學(xué)評(píng)價(jià)

人工智能時(shí)代將重塑評(píng)價(jià)維度，脫離固定的教學(xué)評(píng)價(jià)，關(guān)注學(xué)生的個(gè)體差異，及時(shí)提供更加客觀多樣的評(píng)價(jià)。自適應(yīng)學(xué)習(xí)的自動(dòng)評(píng)估方法改進(jìn)了傳統(tǒng)的測(cè)試系統(tǒng)，它可以根據(jù)學(xué)生活動(dòng)產(chǎn)生的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)，進(jìn)一步衡量學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，還可以通過(guò)對(duì)比過(guò)往大量的數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)情感需求分析，更準(zhǔn)確、全面地評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)發(fā)展情況和內(nèi)在品德建設(shè)需求，從而幫助教師和學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，提供解決途徑，明確教學(xué)目標(biāo)，充分發(fā)揮多元化教學(xué)評(píng)價(jià)的導(dǎo)向作用。

● 研究總結(jié)

本研究對(duì)現(xiàn)階段學(xué)術(shù)領(lǐng)域中教育與人工智能的三種概念進(jìn)行了詳細(xì)的分辨歸類，對(duì)未來(lái)研究人工智能與教育深度融合提供清晰的概念界定。教育與人工智能融合，對(duì)教師、學(xué)生、教學(xué)過(guò)程和教學(xué)應(yīng)用都提出了巨大的挑戰(zhàn)。面對(duì)挑戰(zhàn)，教師要從轉(zhuǎn)變教學(xué)理念，創(chuàng)建先進(jìn)模式下的智慧教學(xué)環(huán)境、建設(shè)人機(jī)協(xié)同自適應(yīng)智慧課堂、構(gòu)建個(gè)性化教學(xué)新模式、重塑智能多元化教學(xué)評(píng)價(jià)等多方面做出積極應(yīng)對(duì)。